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골관절염 진단: 방사성 동위원소 신티그래피 및 체열 촬영

기사의 의료 전문가

정형 외과 의사
, 의학 편집인
최근 리뷰 : 06.07.2025

관절 방사성동위원소 신티그래피는 골친화성 방사성의약품(피로인산염, 포스포늄, 99m Tc로 표지됨)을 사용하여 시행합니다. 이러한 약물은 뼈와 콜라겐 대사가 활발한 부위에 활발하게 축적됩니다. 특히 염증이 있는 관절 조직에 집중적으로 축적되며, 이는 관절 신티그램에 반영됩니다.

방사성동위원소 신티그래피법은 관절염의 조기 진단, 관절 손상의 임상 전 단계 탐지, 염증성 및 퇴행성 병변의 감별 진단에 사용됩니다.

관절의 병리학적 변화의 조기 진단 및 반응성 염증의 검출을 위해 99m Tc로 표지된 피로인산염을 이용한 골격 신티그래피를 사용할 수 있습니다. 반응성 활막염이 있는 경우 방사성 동위원소의 분산 분포를 동반한 과고정이 관찰됩니다. 골단의 저혈관 영역에서 허혈 부위의 신티그램은 방사성 약물의 축적이 감소하는 반면, 혈액 공급이 증가한 부위(골 재형성 부위)에서는 축적이 균일하게 증가합니다. 신티그래피 데이터를 골내 정맥 조영술 및 골내 압력 측정 결과와 비교했을 때, 정맥 정체와 골수관 압력 증가가 방사성 약물의 비정상적으로 높은 흡수와 결합됨이 관찰되었습니다. 이 경우, 흡수 정도는 퇴행성-이영양증 과정의 단계에 정비례합니다. 관절증 환자의 방사성 핵종 분포를 분석한 결과, 표지된 화합물이 부하가 증가한 부위, 주로 낭종과 골극의 벽, 그리고 새로운 뼈가 형성되는 부위에 더 많이 축적되는 것으로 나타났습니다.

넓은 의미에서 열화상은 물체의 열장, 즉 적외선 복사장을 다양한 방법으로 그래픽으로 기록하는 것을 말합니다. 열화상은 대상의 신체 일부 또는 전체의 온도장을 고정된 2차원 이미지로 나타낸 것입니다.

열화상은 진단 알고리즘에 따라 얻은 임상, 검사실 및 병력 데이터와 통합적으로 연계하여 해석해야 하는 보조 진단 검사입니다. LG Rosenfeld와 공동 저자(1988)에 따르면, 열화상 검사의 주요 장점은 다음과 같습니다.

  1. 절대적인 안전. 인체는 방사선이나 손상에 노출되지 않습니다. 동일 대상에 대한 여러 연구가 가능합니다.
  2. 검사 속도. 열화상 카메라의 종류에 따라 1분에서 4분까지 소요됩니다. 열화상 카메라실에 적절한 장비가 갖춰져 있으면 환자 피부 온도와 주변 공기의 평형을 맞추는 데 걸리는 시간(15분)을 크게 단축할 수 있습니다.
  3. 높은 정확도. 1mm 거리에 있는 두 지점 사이의 최소 온도 기울기는 0.1°C입니다. 이러한 정확도 덕분에 병변의 예비적인 국소 진단이 가능합니다.
  4. 임산부와 어린이를 대상으로 안전한 연구 절차 순서를 선택할 수 있는 가능성.
  5. 여러 신체 시스템의 기능 상태를 동시에 평가할 수 있음(전체 열화상 촬영 포함).

열화상 촬영의 정확한 수행에 중요한 점은 진료실의 적절한 장비와 환자의 검사 준비입니다. 진료실은 열화상 장비와 환자에게 미치는 환경 요인의 영향을 안정화할 수 있는 조건을 마련해야 합니다. 이를 위해 문과 창문은 두꺼운 차광 커튼으로 덮습니다. 가능한 적외선 복사원(중앙 난방 배터리)은 차폐합니다. 검사실 온도는 22±1°C로 유지하는 것이 좋습니다. 온도가 높으면 열화상 대비가 감소하고, 온도가 낮으면 환자의 혈관 수축이 발생하여 검사 결과의 정보량이 급격히 감소하기 때문입니다. 진료실의 상대 습도는 40~70% 이내여야 합니다. 실내 공기 흐름 속도는 0.15~0.2m/s를 초과해서는 안 됩니다. 에어컨이 설치된 밀폐된 공간은 이러한 요건을 충족합니다.

다양한 국소 부위의 관절 질환의 경우, 환자를 열화상 검사에 대비하여 준비할 때 다음 규칙을 따라야 합니다.

A. 상지:

  • 손은 깨끗해야 하며, 매니큐어는 지워야 합니다.
  • 검사 전날에는 크림을 사용하지 마시고, 물리 치료, 혈관 확장제나 혈관 수축제를 복용하지 마십시오.
  • 검사하는 동안 손을 옷에서 풀어서 테이블 스탠드 위에 올려놓습니다.

B. 하지:

  • 다리는 붕대나 압박에서 벗어나 피부가 실내 온도에 적응할 수 있도록 노출됩니다.
  • 검사 전날에는 약물을 복용하지 마시고, 물리치료도 받지 마세요.
  • 전날 밤에는 족욕을 해서 피지와 각질을 제거하고, 매니큐어도 지워야 합니다.
  • 환자는 앙와위에서 검사를 받고, 드물게는 서서 검사를 받기도 합니다.

검사에 앞서 성인의 경우 10~15분 정도의 온도 적응 기간을 두어야 합니다. 인체의 체온 지표는 하루 동안 3~4시간마다 0.2~0.4°C의 변동폭으로 변하므로, 비교(동적) 검사를 동시에 실시하는 것이 좋습니다. 건강한 사람의 경우 최고 체온이 15~16시간에 측정된다는 점도 고려해야 합니다.

열화상을 정확하게 해석하려면 일반 생리학, 해부학 및 특수 의학 분야에 대한 지식이 필요합니다. 일반적으로 건강한 사람은 여러 가지 원인으로 인해 고체온 및 저체온 영역을 보입니다. 고체온 영역이 나타나는 원인은 다음과 같습니다.

  • 특정 기간 동안 주어진 기관이나 조직의 신진대사 증가(예: 수유 중 유선)
  • "공동 효과"(안와, 배꼽, 엉덩이 사이 주름, 겨드랑이, 사타구니 부위, 손가락 사이 공간, 하지의 내측면이 서로 맞닿거나 상지가 몸에 꼭 밀착되는 현상).

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정상 열화상의 지형적 특징

열화상 검사에서 등과 척추는 균질한 열지형도를 보이며, 요추 중앙부에 약간의 고열이 관찰됩니다. 때때로 견갑골 사이 공간에 중등도의 고열이 관찰됩니다.

등의 열화상에서는 4개의 일정한 고열 구역을 구별할 수 있습니다.

  1. 척추돌기의 투사에서 중간 흉추 수준에서 시작하여 첫 번째 영역의 너비는 하부 흉추와 상부 요추 영역에서 하부 요추에 비해 다소 더 큽니다.
  2. 엉덩이 사이 주름의 돌출부에서,
  3. 천골장골관절 돌출부의 두 개의 대칭 영역(측면 및 엉덩이 사이 주름 바로 위)
  4. 신장의 돌출부(불균일한 강도의 과열이 대칭적으로 위치한 영역).

요천추 신경근 증후군은 해당 신경근의 신경 지배 영역에서 다리 피부 온도가 0.7~0.9°C 감소하는 동시에 교감신경 줄기의 해당 연결 분지 수준에서 해당 분절에 경미한 고열이 발생합니다. 영향을 받은 신경근을 노보카인으로 차단하면 해당 사지 피부분절의 표면 온도가 정상화되고 요천추 부위의 분절 온도가 0.2~0.3°C 감소합니다. 요추 교감신경절에 대한 노보카인 또는 트리메카인 차단 완료 후 10~12분 후에 해당 쪽 발과 하지의 피부 온도가 0.7~0.9°C 상승하며, 이는 2~3분간 지속됩니다.

등과 척추 부위의 평균 피부 온도는 33.5~34.2°C입니다.

상지

양쪽 상지의 열화상 이미지는 대칭을 특징으로 하지만, GM Frolov와 공동 저자(1979)에 따르면, 오른쪽이나 왼쪽 사지가 주로 발달하거나 동맥압의 차이로 인해 상지에 약간의 열적 비대칭이 나타난다고 합니다.

상지 열화상(thermogram)에서 고열 영역은 일반적으로 혈관 다발 부위, 즉 어깨 안쪽, 팔꿈치 관절, 팔뚝, 겨드랑이 부위에서 나타납니다. 상대적 저체온증은 어깨와 팔뚝 바깥쪽, 그리고 손가락(손바닥과 비교했을 때)에서 특징적으로 나타납니다. 손등 큰 정맥을 따라 손가락 사이 공간, 즉 손등 부위에서는 중등도의 고열이 관찰됩니다. 상지(손가락 제외) 부위의 평균 피부 온도는 31.2~32.6°C, 손가락은 27.2~28.6°C입니다.

하지

양쪽 하지의 열화상 영상도 대칭적입니다. 정강이의 위쪽 1/3과 중간 1/3에는 현저한 고체온 영역이 관찰되는 반면, 무릎 관절 부위, 정강이의 아래쪽 1/3, 그리고 발에는 저체온 영역이 관찰됩니다.

발등 표면의 열화상은 고열이 위에서 아래로 감소하는 경향을 보이는 불균질적인 양상을 보이며, 발가락 부위에 저체온 영역이 형성됩니다. 발바닥 표면에서는 고열의 강도가 발바닥 안쪽 가장자리, 특히 발바닥 아치 돌출부에서 더 두드러집니다. 저체온 영역은 발바닥 바깥쪽 가장자리와 발가락 부위에 나타납니다.

허벅지 뒤쪽에서는 엉덩이 돌출부에 현저한 저체온 영역이, 허벅지 위쪽 1/3, 슬와, 정강이 위쪽 1/3에는 고체온 영역이 관찰됩니다. 정강이는 원위 방향으로 고체온 강도가 감소하는 경향이 특징입니다. 아킬레스건 위쪽은 저체온 영역으로 관찰됩니다. 하지(발가락 제외)의 평균 피부 온도는 32.1~32.4°C이고, 발가락은 23.3~23.9°C입니다.

열화상의 분석 및 처리가 다음의 열화상 특징에 따라 수행됩니다.

  • 열 비대칭 감지,
  • 비대칭 단면(저온 또는 고체온 영역)의 면적 연구: 치수, 균질성 정도, 경계의 특성 등
  • 온도 구배의 결정 및 그 계수의 계산, 즉 점들 사이의 온도 차이와 그 점들 사이의 거리의 비율을 표현함
  • 대칭 단면의 최대, 최소 및 평균 절대 온도 결정,
  • 열화학적 지수(TI)를 결정합니다. TI는 각 등온장에 해당하는 온도의 합의 비율을 병적인 열 비대칭 영역의 총 면적으로 나눈 값입니다.

일반적으로 열화상 지수는 4.62에서 4.94까지이며, 평균은 4.87입니다.

NK Ternovoy와 공동 저자들(1988)에 따르면, NS Kosinskaya의 방사선학적 1기 골관절염 에서 관절의 열적 비대칭이 관찰되며, 관절 부위 위쪽에는 저체온 영역이 형성되고, 점차 사지 분절의 위아래로 고온 영역으로 변합니다. 저체온 영역에서의 온도 기울기는 0.6±0.2°C입니다.

2-3기 골관절염 환자의 열화상은 열 비대칭성을 보이는데, 이는 환부 관절 위쪽의 고열 영역으로, 완화 정도와 심각도가 다양하며, 관절의 과혈관화와 관절 주위 조직의 활막 및 무균성 염증을 시사합니다. 병리학적으로 변형된 관절의 온도 구배는 1±0.2°C입니다.

효과적인 치료의 경우, 열화상은 온도 비대칭성이 감소하고, 고열 강도가 감소하며, 온도 기울기가 0.4~0.8°C로 떨어지는 것이 특징입니다.

골관절염에 걸린 무릎 관절의 원격 컴퓨터 열화상(RCT), 방사선 촬영 및 초음파 데이터 간의 관계에 대한 연구가 우크라이나 류마티스학 센터에서 수행되었습니다.

이 연구에는 ACR 분류 기준(1986)을 충족하는 무릎 골관절염 환자 62명이 참여했으며, 이 중 47~69세(평균 57.4±6.2년)의 여성이 43명(69.4%), 남성이 19명(30.6%)으로, 질병 기간이 1.5~12년(평균 5.6±2.6년)이었습니다. 무릎 관절의 단관절 병변은 44명(71%)의 환자에서 발견되었고, 양측 병변은 18명(29%)에서 발견되어 주요 그룹 환자에서 총 80개의 무릎 관절을 검사했습니다. Kellgren과 Lawrence에 따른 X선 1기는 23명(28.8%), II기는 32명(40%), III기는 19명(23.8%), IV기는 6명(7.4%)의 환자에서 진단되었습니다. 비교를 위해 대조군으로 분류된 27명의 무릎 관절 엑스레이 54장을 사용했습니다. 이 대조군의 병력에는 무릎 관절, 혈관, 연조직, 뼈 및 하지의 다른 관절에 대한 외상이나 기타 손상에 대한 자료가 없었습니다. 대조군 27명 중 31세에서 53세(평균 41.5세 + 4.9세)의 여성은 18명(66.7%), 남성은 9명(33.3%)이었습니다.

무릎 관절의 X-선 검사는 표준 방법을 사용하여 전후방 투사법으로 시행하였다. 골관절염의 X-선 기준 등급은 Y. Nagaosa 외(2000)가 작성한 '슬관절 골관절염 등급 도감(Atlas of Grading of Osteoarthrosis of the Knee Joints)'을 이용하여 0도에서 3도(관절 간격 높이 감소 및 골극 형성)까지 평가하였다.

Raduga-1 열화상 카메라를 사용하여 DCT를 수행할 때, LG Rosenfeld(1988)의 권고안을 따랐습니다. 무릎 관절 열상도에서 35x35mm 크기의 두 개의 대칭 영역을 선택했는데, 이는 무릎 관절 경골 대퇴 분절(TFKJ)의 내측 및 외측 부분에 해당하며, 이 부분의 평균 온도를 측정했습니다. DCT 결과의 수학적 처리를 위해 다음 공식을 사용하여 온도 구배 지수를 계산했습니다.

ATm = Tm - Trm 및 ATl = Tl - Trl,

여기서 AT는 온도 기울기이고, Tm과 Tl은 TFKS의 내측 및 외측 영역의 투영에 있는 영역의 온도이고, Trm과 Trl은 대조군의 건강한 개인을 검사하는 동안 얻은 TFKS의 내측 및 외측 영역의 투영에 있는 영역의 온도에 대한 기준값입니다.

모든 검사 대상자는 7.5L70 선형 센서(주파수 7.5MHz)가 장착된 SONOLINE Omnia(Siemens) 기기를 사용하여 표준 자세에서 "ortho" 모드로 무릎 관절 초음파 검사를 받았습니다. 뼈 관절면의 상태(피질층의 "이완" 및 그 결함 포함), 관절 공간, 관절주위 연부조직, 삼출액의 존재, 인대 조직의 변화 및 기타 여러 지표를 평가했습니다.

주요군 환자에서 관절 증후군의 임상적 징후도 연구했습니다. 이를 위해 Lequesne 알고리즘 기능 지수(LAI)를 사용하여 관절변형증의 중증도를 평가했습니다. 이 지수는 통증 증후군의 특성(발병 시간, 통증 없이 걸을 수 있는 최대 거리, 아침 경직 지속 시간 등)에 따라 결정되었습니다. 관절변형증의 중증도는 1~4점(약함, 5~7점(중등도), 8~10점(심함), 11~13점(상당히 심함), 14점 이상(심함)으로 구분하여 평가했습니다. 통증 증후군의 강도는 시각 상사 통증 척도(VAS)를 사용하여 평가했으며, 통증이 없는 경우 0mm, 통증이 가장 심한 경우 100mm로 정의했습니다.

얻어진 결과에 대한 통계 분석은 STATGRAPHICS plus v.3 컴퓨터 프로그램을 사용하여 수행되었습니다. 상관관계 분석 시, 상관계수 r < 0.37은 약한 상관관계, 0.37 < r < 0.05는 보통 상관관계, 0.5 < r < 0.7은 유의한 상관관계, 0.7 < r < 0.9는 강한 상관관계, r > 0.9는 매우 강한 상관관계를 나타냈습니다. p < 0.05는 신뢰할 수 있는 값으로 간주되었습니다.

환자 임상 검사 결과, 8명(12.9%)은 경증, 13명(20.9%)은 중등도, 21명(33.9%)은 중증, 15명(24.2%)은 유의미하게 중증, 5명(8.1%)은 급성 중증으로 나타났습니다. 9명(14.5%)은 영향을 받은 관절의 통증을 호소하지 않았고, 53명(85.5%)은 VAS에 따라 통증 강도를 5~85mm로 평가했습니다. 38명(61.2%)은 관절 운동 범위가 75~125°로 제한되었고, 19명(30.6%)은 신전 범위가 5~20°로 증가했습니다.

골관절염 환자에서 관찰된 관절 증후군의 임상적 특성

지시자

M±sg

AFI 레케나

8.87±3.9

당신의 고통, mm

35.48±23.3

굴곡 범위, ° (정상 130-150°)

128.15+20

확장 범위, ° (일반 0")

3.23±5.7

골관절염 환자를 대상으로 무릎 관절 열화상을 분석한 결과, 평균 DTM은 0.69±0.26°C, DTL은 0.63±0.26°C로 나타났습니다(p=0.061). 상관관계 분석 결과, DTM과 연구 대상의 모든 임상 지표, 그리고 DTL과 Leken의 AFI, VAS 통증 및 굴곡 범위 간에 통계적으로 유의미한 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다.

상관관계 분석을 실시한 결과, 내측 TFJ의 온도 기울기와 내측 영역의 관절 공간 높이 감소, 내측 및 외측 영역의 골증식증 사이에 통계적으로 유의미한 직접적 관계가 있는 것으로 나타났지만, 외측 TFJ의 온도 기울기는 외측 TFJ에서만 관절 공간 높이 감소 및 골증식증과 상관관계가 있었습니다.

초음파 검사 결과, 골관절염 환자는 관절 연골 높이 감소(센서의 횡방향 위치), 골 증식(골극) 및/또는 뼈 관절면 결함, 활막 변화 및 관절 내 삼출액 존재, 관절주위 연조직 변화(모든 위치)로 인해 관절 간격이 좁아지는 것으로 나타났습니다. 뼈 관절면 피질층 표면의 변화(불균일성, 표면 결함 형성)는 질병 초기(1기)부터 관찰되었으며, 3~4기에서 가장 심하게 나타났습니다.

관절 삼출액은 28명의 환자(45.16%)에서 기록되었으며, 주로 골관절염의 II기와 III기에서 발견되었으며, 주로 상부 오목부(환자의 32.3%가 관절 공간의 측면 부분(17.7%)에 국한되었고, 내측(9.7%)과 후방 오목부(3.2%)에서는 덜 흔했습니다. 삼출액은 임상 증상이 최대 1개월 지속되는 조건에서 균질한 무반향 에코 구조를 보였으며, 지속적인 염증의 임상 징후가 있는 환자에서는 크기와 에코 밀도가 다양한 비균질한 봉입체가 있었습니다. 활막의 두께는 24명(38.7%)의 환자에서 증가했으며, 그중 14명에서 비균질한 두꺼워짐이 기록되었습니다. 이 그룹의 질병 평균 기간은 전체(6.7±2.4년)보다 길었고, 활막의 비균질한 두꺼워짐이 있는 환자의 경우 더 길었습니다(7.1±1.9년). 따라서, 특성 활막염의 정도는 검사 당시 질병의 지속 기간과 경과의 심각도를 반영했습니다. DCT와 초음파 결과를 비교한 자료는 주목할 만합니다.

상관관계 분석 데이터에 따르면, 내측 및 외측 TFJ의 온도 구배와 초음파 데이터에 따른 관절 삼출액 및 활막 비후 사이에는 강하거나 매우 강한 직접적 연관성이 관찰되었습니다. TFJ 내측 부위의 골 성장(초음파 데이터)과 검사 대상 관절의 모든 부위의 온도 구배 사이에는 약한 연관성이 발견되었습니다.

DCT 데이터와 골관절염 환자의 관절 증후군 임상적 특징, 질환의 방사선학적 병기, 그리고 초음파 결과 사이에 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다. 얻어진 데이터는 관절 내 조직뿐만 아니라 관절 외 조직의 상태에 대한 더 많은 정보를 제공하는 방사선 촬영, DCT, 초음파를 포함한 일련의 기기 진단 방법을 사용하는 것이 바람직함을 시사합니다.


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